房建施工花崗巖基礎淺孔松動爆破技術(shù)應用

（中鐵十六局集團城市建設發(fā)展有限公司，北京 100018）

在房建基礎施工中，土石方開挖具有重大意義，直接影響工程造價和工程進度。在山區(qū)及沿海地區(qū)房建基坑開挖中遇到堅硬巖石，采用破碎錘機械破碎往往很難實現(xiàn)快速基坑開挖。對巖石結(jié)構(gòu)進行分析，堅硬且裂隙較少的巖石采用淺孔松動爆破能達到很好的效果。淺孔松動爆破是在巖體內(nèi)鉆孔，根據(jù)安全防護要求進行裝藥封堵，延時起爆，使得大體積巖石破碎為松散塊狀。采用淺孔松動爆破可以快速解決巖石破除困難的問題，提高工作效率，加快工期進度，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益。

1 工程概況

鞍山市岫巖縣中心人民醫(yī)院內(nèi)科病房樓建設項目位于遼寧省鞍山市岫巖滿族自治縣中心人民醫(yī)院院內(nèi)，總建筑面積21762m2，基地面積1724m2，地下一層，地上十二層，建筑高度（防火）49.50m。鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，設計使用年限50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震設防烈度為7度，屋面防水等級為一級，地下防水等級為一級。

2 爆破參數(shù)設計

2.1 水文地質(zhì)條件

本工程地下水主要是空隙式潛水，賦存于巖石裂隙中，主要受大氣降水影響。

2.2 工程地質(zhì)條件

本工程地質(zhì)屬于遼東山地丘陵區(qū)，山地丘陵與小盆地相間。區(qū)域內(nèi)地勢由西北向東南逐漸降低。山體受自然剝蝕程度較大，山上植被發(fā)育，小盆地和河谷周邊地勢較平坦。下覆基巖為花崗巖，普遍分布，灰白色，塊狀結(jié)構(gòu)。本場地及附近無活動斷裂、滑坡及泥石流等。

2.3 周邊環(huán)境與條件

裸露土清完后有大量巖石，巖性主要為灰白花崗巖，需爆破清除，爆區(qū)長80米，寬70米，開挖深度6-12米，總爆破方量約6萬立方米。經(jīng)現(xiàn)場實際考察，爆破環(huán)境較復雜：東側(cè)有外科病房樓，樓內(nèi)有手術(shù)室、產(chǎn)房、重癥監(jiān)護室等在使用科室，距爆破邊界20米；南有兩座未搬遷危舊住宅房，距爆破邊界20米；西有一座危舊民宅，距爆區(qū)30米；東北爆區(qū)上部有數(shù)座民宅，距爆區(qū)邊界30米。爆區(qū)周邊建筑示意圖見圖1。

圖1 爆破區(qū)域周邊示意圖

2.4 爆破等級

爆破施工地點周圍有醫(yī)院和危舊住宅，實施淺孔爆破，單次爆破最大藥量180kg。依據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB6722-2014第4.1節(jié)規(guī)定，認定本爆破工程屬于C級爆破工程。起爆網(wǎng)絡為單孔起爆。為安全起見，起爆時在爆破區(qū)進行炮被（橡膠輪胎制）覆蓋。

2.5 爆破參數(shù)

爆破周邊重點防護醫(yī)院和住宅，依據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB6722-2014，民房可參考“一般民用建筑物”標準，其爆破振動安全允許范圍2.0～2.5cm/s，為安全起見，淺孔爆破時可選民宅按1.05cm/s，醫(yī)院按2.05cm/s作為安全控制標準。

表1 分區(qū)域淺孔爆破設計參數(shù)

爆破區(qū)域為整體性巖體，針對巖體紋理及抵抗線設置，對爆破區(qū)域進行分區(qū)、分層，在巖體南側(cè)由東向西依次爆破，單次爆破面積200～300m2。

對爆破區(qū)域進行分區(qū)域淺孔爆破，設計參數(shù)見表1。

鉆孔排布見圖2。

圖2 鉆孔平面布置示意圖

圖3 鉆孔豎向填塞示意圖

2.6 安全驗算

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB6722-2014，采用薩道夫斯基判據(jù)公式對爆破安全距離進行驗算：

R=(K/V)1/α·Q1/3

式中：

R—爆破震動允許安全距離，m；

Q—炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大單段藥量，kg；

V—保護對象所在地安全允許質(zhì)點振速，cm/s；

K—爆點地形、地質(zhì)等條件相關(guān)系數(shù)，取值150；

α—地震波衰減系數(shù)，取值1.5。

經(jīng)驗算，以上單段起爆藥量均滿足爆破安全距離。

3 爆破施工

3.1 爆破施工工藝

爆破施工工藝見圖4。

圖4 爆破施工工藝

3.2 爆破施工要點

3.2.1 測量標定孔

鉆孔設備采用氣動式風鎬鉆。鉆孔前必須清除鉆孔周邊浮土及碎石，使用紅色自噴漆進行鉆孔標定，孔距、排距均為水平投影間距。標注鉆孔位置見圖5。

圖5 標定鉆孔位置

3.2.2 鉆孔

成孔時釬桿垂直向下，禁止傾斜成孔。成孔過程中保持風鎬鉆機平穩(wěn)，并注意觀察鉆機下降速率，遇到下降速率劇變、巖質(zhì)變化、裂隙、出水等地質(zhì)變化情況記錄并及時反饋。鉆孔成孔后用密實材料封堵空口，如圖6。

3.2.3 裝藥

本工程選用Ф32-300g巖石乳化炸藥，采用孔底連續(xù)裝藥，按計算藥量裝藥后，鉆孔剩余部分用黃膠泥填塞密實，不得夾雜石子，且不損壞導爆索。遇到孔內(nèi)有積水情況，需用高壓氣體吹除積水再填塞。鉆孔記錄的特殊事項需爆破工程師按實際情況計算裝藥量。

圖6 鉆孔成孔

3.2.4 起爆

在主要路口張貼爆破通知，明確爆破流程及必要的防護措施，要求警報響后人員全部進入室內(nèi)。爆破過程采取限行措施，距離坡區(qū)200米范圍內(nèi)禁止人員車輛通行。在各個路口設置專人攜帶對講機看守，各路口人員撤離完成后，進入起爆倒計時。此時警報響三次，前兩次為預備警報，第三次起爆警報。爆破完成且檢查無危險后，各路口解除限行。爆破后巖石裂紋明顯，巖石破碎成塊狀，易于清除，符合施工要求。爆破后效果如圖7。

圖7 爆破后巖石

4 爆破安全防護

4.1 周邊建筑物防護

防止飛濺碎石對爆區(qū)附近既有建筑造成破壞，需對既有建筑增加硬質(zhì)安全防護。經(jīng)實地勘驗，對周邊建筑增加1mm厚鋼板防護，鋼板設置梅花通風孔。其中，爆區(qū)東側(cè)醫(yī)院既有外科住院部側(cè)搭設18米高雙排架，雙側(cè)纜風繩固定，架體外側(cè)設置1mm厚鋼板，如圖8；爆區(qū)其他三個方向設置6米高雙排架，雙側(cè)纜風繩固定，高度均超過住宅，架體外側(cè)設置1mm厚鋼板。

圖8 外科住院部硬質(zhì)防護

4.2 爆破震動監(jiān)測

4.2.1 監(jiān)測點布置

爆破區(qū)域鄰近外科住院部與危舊住宅周邊設置震動監(jiān)測點，并對房屋進行沉降觀測，與地震局聯(lián)動，對爆破震波進行監(jiān)測。采用L20-S型爆破測振儀監(jiān)測地表質(zhì)點震動速度。所有監(jiān)測點使用石膏粉稀釋粘結(jié)在建筑物的建筑基礎上，如圖9。

圖9 監(jiān)測點布置

4.2.2 宏觀調(diào)查

針對城區(qū)巖體爆破少、居民對安全認識不足等情況，在爆破前對爆破周圍居民挨家挨戶走訪，如實說明爆破情況及安全性。對于少數(shù)居民擔心爆破會對老舊房屋造成破壞的情況，工作人員對爆區(qū)一公里范圍內(nèi)所有房屋進行攝像，重點記錄鄰近爆區(qū)的巖土裂痕和保護建筑物上的原有裂痕。

爆破后對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，振動滿足設計要求，沉降無。地震局測定爆破產(chǎn)生的地震波震級為0，震感無。對周邊建筑物及巖土裂痕進行分析，無震動破壞。爆破安全性符合要求。

5 過程優(yōu)化

5.1 實地勘驗計算

密實巖體爆破效果更好，如遇裂紋或?qū)訋r串孔的情況，爆破效果大打折扣，甚至會出現(xiàn)爆破藥飛出等危險，導致巖體難以破碎，后續(xù)工作無法有效展開。這就需要在鉆孔、裝藥爆破及破碎過程中，對每個工序進行實地勘驗，確定每次爆破實施方案，并在施工過程中嚴格按要求執(zhí)行，才能保證爆破順利進行。

5.2 鉆孔成孔控制

鉆孔需選擇整體高差不大、巖體密實、抵抗線在安全側(cè)的區(qū)域，每個鉆孔需嚴格按要求布置，間距必須為水平投影間距，嚴禁出現(xiàn)鉆深不夠的情況。鉆孔前需清理定位點周圍碎石及土壤，防止后期石子或土進入鉆孔。鉆孔完成后孔口需填塞密實，且易于打開。每片區(qū)域完成后，需對孔深及間距逐個測量，并完整記錄。

5.3 孔內(nèi)積水裝藥填塞控制

裝藥前需要對每個孔進行清孔，遇到陰雨天氣，土壤無法進行填塞。為保證正常施工及爆破效果，經(jīng)大量比對，選用中砂作為填塞物。砂礫間空隙較大，積水能被置換出，且砂礫間內(nèi)摩擦角大，能保證填塞密實性。中砂使用前過篩，去除里面碎石。填塞前需吹凈孔內(nèi)明水，放入乳化炸藥及導爆索，勻量裝填中砂，保證孔內(nèi)積水排出，達到填塞密實效果。

5.4 巖石裂隙

針對鉆孔中發(fā)現(xiàn)的巖石裂隙，根據(jù)鉆孔深度及周邊巖石密實度分析，鉆孔可偏移200mm內(nèi)，錯開裂隙。如遇裂隙較淺且無法錯開的情況，采用黃膠泥封堵裂隙，并根據(jù)孔深重新計算裝藥量。

5.5 導爆索保護

裝藥完畢后進行炮被覆蓋。爆破過程中多次出現(xiàn)爆破中斷現(xiàn)象，經(jīng)檢查為橡膠輪胎制炮被質(zhì)量較重，單個90公斤，炮被吊裝過程中起爆線被壓斷。因此在炮被下增設一層草簾被，起到保護導爆索的作用。炮被吊裝過程中嚴禁拖拽。

5.6 巖體破除

巖體破碎從邊緣向內(nèi)依次破碎，需把有裂紋的巖體全部破除，否則會出現(xiàn)后續(xù)鉆孔夾鉆桿、爆破飛濺、爆后無裂紋等情況。破碎完成區(qū)域需認真檢查，確認破碎至無裂紋處為止。如遇細小裂紋且難以破除情況，需經(jīng)爆破工程師現(xiàn)場勘查評估，確定下次爆破鉆孔區(qū)域及鉆孔間距。破碎時注意飛濺巖石傷害。

6 經(jīng)濟效益

以本工程施工難度最大的基坑開挖為例，在大體積堅硬巖石清除的施工過程中應用淺孔松動爆破技術(shù)，在保證安全可行的情況下，施工工期得到保證，相對于機械破碎施工成本降低80%。

因局部巖石空隙較多，爆破出現(xiàn)串孔情況較多，采用錯位開孔和黃膠泥封堵裂隙的方法能有效提高破碎效果，減少飛濺。施工期間雨水較多，大量鉆孔出現(xiàn)積水現(xiàn)象，采用中砂代替黃膠泥作為填充物，能有效排出積水，并且爆破效果滿足使用要求。通過施工過程中不斷總結(jié)分析和方案優(yōu)化，爆破后巖石破碎率從60%提高到95%，有效減少二次爆破約6次。經(jīng)過對施工優(yōu)化后的經(jīng)濟效益分析，工期節(jié)約15天，人工投入減少120人，炸藥節(jié)約600kg，雷管節(jié)約300個，導線節(jié)約3000米，破碎錘節(jié)約45臺班。綜合測算：通過對淺孔松動爆破進行優(yōu)化，按每個工日280元，炸藥每公斤13.6元，雷管每根12元，導線每米1元，破碎錘每臺班2500元，優(yōu)化后節(jié)約16萬～18萬元。

7 結(jié)語

在鞍山市岫巖縣中心人民醫(yī)院內(nèi)科病房樓建設項目施工過程中，結(jié)合項目特點，通過對花崗巖淺孔松動爆破技術(shù)進行優(yōu)化，提高了鉆孔成孔效率、裝填藥效率、巖體破碎效果，減少了對周邊既有建筑的影響，在安全可靠的前提下對基礎內(nèi)花崗巖進行了松動爆破清除，保證了項目按期實現(xiàn)結(jié)構(gòu)封頂，降低工程施工成本，提高可靠性，帶來了良好的經(jīng)濟和社會效益。